MODBUS功能码与寄存器

0 引 言在攀钢电讯处低压配电系统中，采用“集中监控，分散检测”的原则，由中 控室计算机和变电室配电柜组成实时工业控制网，将modbus 通信总线应用于低压配电系统电量的监测。由于所选用的abb 公司电力监测部件pmc916、rsi32 具有标准 modbus 通信接口，利用其本身的通信功能实现数据交换，不仅可以获得更完整的信息，而且节省了大量的布线。1 现场总线数据通信网络的结构本案例充分利用了现场总线技术的优点来设计、开发系统， 并满足了系统对可靠性和灵活性的要求，其数据通信网络结构如图1 所示。图 1 网络结构图该系统现场总线网络结构为rs2485通信环网，通信介质为双绞线，通信协 议为 modbus，配电柜进线电压、电流、功率因素、频率等遥测信号通过abb公司pmc916电力监测与控制装置检测， 配电柜内断路器的工作状态等遥信信号通过abb 公司 rsi32 检测， pmc916 和 rsi32作为 rs2485通信网络的工作站节点，将采集的 信号通过modbus 协议转换为控制信号传送到上位机，实现对电量信号的监控；上-可编辑修改 -位 pc 机为研华工控机，监控软件选用的是国产软件组态王；rs2232 /rs2485转换器为研华公司4520通信模块。总线结构安全、简洁，具有很高的可靠性和实用性。2 modbus 数据通信2.1 数据格式该系统采用的modbus 总线，是一种串行总线结构，在串行通信中，不论数据类型如何，它们都以帧的形式进行传输，其基本数据帧格式如下：地址码：8 位地址码为通信传送的第一个字节。这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。功能码：8 位，是通信传送的第二个字节。modbus 通信规约定义功能码为1 127，abb pmc916 和 rsi32 只利用其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。功能码对照如表1 所示。表 1 功能码对照表数据区： n 8 位，数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。这些信息可以是数值、参考地址等。例如，功能码告诉从机读取寄存器的值， 则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和 数据信息都不相同。差错校验码： 16 位，主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。有时，由于电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，差错校验码保证了主机或从机对在传送过程中出错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验所有位采用crc-16 进行计算，计算中的多项式为校验方法。2.2 通信规约当通信命令发送至pmc916、rsi32 设备时，符合相应地址码的设备接通信命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行 结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结 果的数据以及差错校验码。如果出错就不发送任何信息。3 modbus 实现电量监测系统采用国产软件“组态王6.0”为上位监控软件，abb 公司的电力遥测遥信装置 pmc916 和 rsi32为 modbus 通信网络的从站，pmc916 和 rsi32支持 modbus rtu通信协议，通过在组态王中配置完成modbus 的通信功能，实现上位机与abb pmc916 和 rsi32 的数据交换。具体配置如下： 由于 pmc916 和 rsi32 具有标准modbus 通信协议， 在组态王中定义com1 设备时，选择plcmod2icon modbus（rtu ）串行，并按如下参数配置：波特率：9600bps数据位： 8 位校验位： 1 位（偶校验）停止位：1 位 每台 pmc916、rsi32配置唯一的设备地址，地址范围为132。建立数据字典，定义通信数据的寄存器地址和数据类型。组态王寄存器、 数据类型说明如表2 所示， 所定义的寄存器与设备参数的对应关系如表3 所示。表 2 组态王寄存器、数据类型表 3 寄存器与设备参数的对应关系表对应数据字典寄存器地址和设备寄存器地址在调试过程中发现，使用modbus 协议时，定义组态王数据字典寄存器的地址时，比要读的设备的寄存器的实际地址加一，这一点相当重要。如：寄存器：00017数据类型：bit 逻辑线圈： 对应 modbus 中的功能码为1 （读） 或 5（写），对应设备的寄存器地址为10016或 50016（这要取决于所要执行的是写还是读操作功能）。寄存器： 10012数据类型： bit 输入位寄存器：对应modbus 中的功能码为2（读），对应设备的寄存器地址为20011。执行的是读操作功能。寄存器： 30001数据类型： uint输入寄存器：对应modbus 中的功能码为4（读），对应设备的寄存器地址为40000。执行的是读操作功能。寄存器： 40002数据类型： uint 输出（保持）寄存器：对应modbus 中的功能码为 3（读）或 6（写），对应设备的寄存器地址为30001或 60001（这要取决于所要执行的是写还是读操作功能）。配置完成，总线系统上电设备工作过程如下：初始化硬件：初始化 modbus 驱动器、初始化串行通信口；等待pmc916、rsi32 配制命令；初始化模块寄存器； 打开驱动端口。以上工作完成后，上位pc 就可与其节点进行实时通信，实现电量的监测。其监控主画面如图2 所示。图 2 数据监测主画面4 结束语本电力参数、 信号监控系统充分利用了数据通信网络技术，在上位 pc 机的动态功能画面上可实现对配电站电量和信号的采集、监控、操作、记录和报警等功能。该系统符合当前控